[发明专利]一种缓解观测干扰的多载波非线性削波失真压缩感知估计方法

说明书

本发明提供一种缓解观测干扰的多载波非线性削波失真压缩感知估计方法，其包括如下步骤：S1、在测量目标信息之前，预先配置信道观测干扰抑制模块；S2、在测量目标信息之前，信道观测干扰抑制模块预先估计出观测干扰分量，对接收端原始频域符号进行消噪处理，构造备选观测矢量；S3、在测量目标信息过程中，根据观测干扰分量估计信息、测量压缩比和测量准则生成对应的行阶梯测量矩阵，并从若干子信道内采集数据作为最终观测矢量信息。发明能够在低值测量压缩率和深度削波的情况下，依然展现出强健的通信性能，提升了系统鲁棒性。

技术领域

本发明涉及数字通信系统技术领域，特别涉及一种缓解观测干扰的多载波非线性削波失真压缩感知估计方法。

背景技术

1、多载波调制技术

多载波调制采用多个载波信号把数据分为若干子数据流，降低了系统对传输信道时间弥散性的敏感度，具有频谱利用率高、抗多径干扰能力强的优点，被广泛地应用在无线通信和有线通信系统中。但是多载波调制信号具有较高的峰均功率比(PAPR)，大的峰值信号经过系统内的非线性器件(如功率放大器，HPA)会引起信号畸变，产生的非线性噪声严重地影响着系统通信性能。

正交频分复用(OFDM)是多载波传输方案实现方式之一。设OFDM系统具有N个子载波，一个符号周期T内输入OFDM数据矢量为X＝[X₀,X₁,…,X_N-1]^T，其中X_k∈χ表示第k个子载波的调制符号，χ为QAM星座点集合。一个T内的OFDM基带时域离散过采样信号为：

其中，L为过采样因子，此时，也就是说对原始X填充(L-1)N个零生成L倍过采样输入数据矢量X'。当L＝1时，(1)式便为奈奎斯特采样率下的OFDM时域信号x(n)。

PAPR是定义在一个OFDM符号周期内，信号的峰值功率与平均功率的比值：

其中E{}表示统计期望。为无失真传输信号，大PAPR的OFDM信号必须要求数字器件具有很大的线性范围，但大峰值在整个信号内的比重较低，从而导致数字器件的利用率降低；另外，对于非线性数字器件，若大峰值的幅度超出了其线性工作区间，会产生明显的非线性失真，引起交调干扰和频谱扩展，导致整个系统的性能下降。因此，有效地降低信号PAPR对OFDM系统非常重要。在本发明中，简便起见使用x_L表示x_L(n)，使用x_n表示x(n)。

2、削波失真

在发射端对多载波调制信号进行简单的削波操作可以直接有效地降低信号PAPR值，但会引入削波失真，进而造成系统通信性能的降级。设A_th为削波门限，对x_n进行削波操作，得到削波后的信号为：

其中，φ(x_n)为x_n的相位，那么对应削波比为：

其中，σ_x为OFDM信号的平均功率均方根值。那么对应的削波率：

由(3)式可知，削波后的信号可以表示为原始OFDM信号x_n和削波失真信号c_n的之和：

c_n就是本发明中要估计与抑制的削波失真信息。如图1所示，在一个OFDM符号周期内，c_n是一种时域稀疏信号，以c_n的实部为例，削波率越大，c_n中非零元素个数就越少，c_n的稀疏水平就越高。